Kemins grunder, del 1 PDF

Kemins grunder, del 1 Atomen och atomslag - naturens byggstenar Molekyler är atomer som sitter ihop Grundämnen, kemiska föreningar och blandningar L...

Kemins grunder, del 1 Atomen och atomslag - naturens byggstenar Molekyler är atomer som sitter ihop Grundämnen, kemiska föreningar och blandningar Luft - en kemisk blandning Farosymboler Labbrapporter - en kort överblick © Copyright 2024 Matias Goldman All materia i universum är byggt med dem - atomerna! Det finns bara 118 olika kända sorters atomer men tillsammans bygger de upp miljontals olika ämnen. Dessa ämnen kan dessutom tas isär och förenas ihop och bilda helt andra ämnen. Välkommen till kemins värld - läran om hur atomer och ämnen påverkar varandra! 2 Atomen och atomslag - naturens byggstenar Det finns miljontals ämnen och material. Hur kan det finnas så många? Känner du igen Mona Lisa? Bilden är gjord av hundratals små färgprickar. Men det har inte använts så många färger. Svart, lite rött, kanske 4-5 sorters brun… Några enstaka färger har kombi- nerats på rätt sätt och bildar något som är mer än bara färgprickarna.. På liknande sätt byggs varenda ämne och materia i universum upp av några få sorters atomer. Det finns miljontals ämnen och material i världen. Men om man undersöker ämnena noga så upptäcker man att de bara är olika kombinationer av 118 stycken olika slags “legobitar” - atomerna. En “sorts” atom kallas för ett atomslag. Det finns alltså 118 atomslag som vi känner till. De vanligaste atom- slagen i din kropp heter kolatomer, väteatomer och syreatomer. Atomerna är så små att vi inte kan se dem. Men det blir lättare att förstå hur världen fungerar om vi vet att de finns. Kan du? - atomer och atomslag Förklara begreppen atom atomslag 1. Hur många atomslag känner vi till? 2. Vilka är de vanligaste atomslagen i din kropp? 3 Atommodellen En modell är en förenklad beskrivning av verkligheten. Den kan t.ex vara ritad, eller skulpterad, eller t.o.m bara finnas som en tanke. En modell visar alltså inte allt från verkligheten utan bara det som modellen ska förklara. De gamla grekernas atommodell var en enkel men genial idé: “Allt består av en och samma sorts minsta kula som är odelbar”. Efter tid insåg vi att vissa fenomen i naturen inte kunde förklaras med en så enkel modell. För att förklara fenomenen bättre så ändrade man modellen till att innehålla tre sorters partiklar som bildar två delar: I mitten sitter partiklarna protoner och neutroner tätt ihop och bildar en atomkärna. Runt omkring snurrar elektroner så otroligt snabbt att de blir som skal. Både modellen ovan och den till vänster visar atom- kärnan och dess bestånds- delar samt hur elektroner snurrar och bildar elektron- skal. Vilken modell som är bäst beror på vad man vill visa. Det är lättare att förstå att skalen är sfärer (klot) i den vänstra modellen men det är lättare att rita den övre. Men ingen modell visar hur en atom egentligen ser ut. Kan du? - atommodellen 1. Vilka två “delar” består atomen av? 2....och vilka partiklar består dessa delar av? 3. Hur gör en enda elektron så det blir ett skal? 4 Några atomslag att kunna utantill Olika atomslag har olika antal protoner, neutroner och elektroner. Det är antalet protoner som avgör vilket atomslag det är, t.ex innebär 47 protoner atomslaget silver. Den enklaste atomen har bara en proton i sin kärna och en elektron bildar dess elektronskal. Vi kallar detta ämne väte. Så vitt vi vet så är väte det vanligaste ämnet i universum. Både väte och syre är svenska ord. För att kemister i hela världen ska använda samma ord så har varje atomslag också ett latinskt namn. T. ex heter väte hydrogenium på latin och syre oxygenium....men det blir förstås lite långt att skriva hydrogenium och oxygenium hela tiden så istället använder man tecknen H och O. Det kallas att man betecknar dem med H och O. På motsvarande sätt har varje atomslag ett tecken som består av en eller två bokstäver. Här är några av de viktigaste atomslagen att kunna namn och tecken för. Lär dig dem! Kemiskt Atomslag Latinsk namn Förslag på knasigt minnestrick tecken Väte Hydrogenium H Hväte? Hva, hvad säger du? Syre Oxygenium O “en O-formad mun som suger in syre” Kväve Nitrogenium N Nej, jag kvävs! Neeej! N... Kol Carbo C Coca Col...a Klor Chlorum Cl Clor Svavel Sulfur S Svavel Järn Ferrum Fe En Fe gjord av järn kan inte flyga! Silver Argentum Ag Silvret är stulet! Jag blir så Arg! Guld Aurum Au “Au! Sau mycke’ gull!” sa skåningen - Okej, jag bjuder. Vill du ha ett kg Carbo eller ett kg Aurum? - Ååå, Carbo förstås! Pasta Carbonara är min favoriträtt! Slutsats: Man bör plugga kemi så man inte blir en förlorare! 5 Molekyler är atomer som sitter ihop Babianer trivs i grupper. Så fungerar de allra flesta atomer också - de flesta “vill” inte vara ensamma. Hur liten är den minsta mängd vatten som finns? - En halv droppe? En tusendel? Den allra minsta mängd vatten som finns är en vattenmolekyl. Den är otroligt liten. Om du delar en vattenmolekyl så är det inte längre vatten. En molekyl är flera atomer som förenats. H2O Vattenmolekylen Vattenmolekylen består av två atomslag; väte (H) och syre (O) men den har tre atomer; två väte och en syre. Det kemiska beteckningen för vattenmolekylen skrivs H2O där den lilla 2:an anger att det är två väteatomer i molekylen. Törstig? Då behövs många molekyler. Om du “Mussepigg-formen” hos vattenmolekylen uppstår på samlar ihop ungefär 1 grund av egenskaperna hos syre- och väteatomernas 000 000 000 000 000 000 000 stycken så får du en partiklar. De tre atomerna kan bara sitta ihop på exakt droppe - Skål! det sättet. 6 Här ser du en till modell av en molekyl - koldioxidmolekylen. Koldioxid består av kol (C) och syre (O). Dessa atomers egenskaper gör så koldioxidmolekylen får en annan form än vattenmolekylen och ämnet koldioxid har helt andra egenskaper än vatten. Koldioxids kemiska tecken är CO2 CO2 I de molekylmodeller du sett hittills ser du bara elektronskalen. Inuti molekylens atomer finns fortfarande atomkärnan med protoner och neutoroner. När atomer förenas till molekyler så får de gemensamma elektroner. Komplexare molekyler Ytterligare andra molekyler kan vara mycket, mycket större och de kan vara sammansatta av helt andra atomslag. En komplex molekyl du kommer höra om lite senare i kapitlet är druvsocker. Druvsockermolekylen ser ut så här: I modellen har man “dragit isär” atomerna lite för att man ska se dem bättre. Du kan se att socker består av tre sorters atomslag, de svarta är kol, de vita är väte och de röda är syre. Hur många är det av varje? C__ H__ O__ ? Jag vill spjälka Då vi arbetade med matspjälkningen lärde du dig att sockermolekylen komplexa (sammansatta) ämnen spjälkades till … slurp! enklare ämnen. Som du ser så är socker ett komplext ämne och det blir till enklare ämnen när du äter det. 7  Kan du? - molekyler Förklara begreppen molekyl vattenmolekyl koldioxidmolekyl molekylmodell 1. Hur många atomer brukar det vara i en molekyl? 2. Varför behöver vi molekylmodeller? 3. Rita en koldioxidmolekyl och skriv ut vilka atomer den består av. Hur liten är en atom? Hur liten är en atom? Om du lägger en miljon atomer bredvid varandra så når de lika långt som bredden på ett hårstrå! Atomer är otroligt små. För ungefär 2500 år sedan så kom man på idén att materia består av atomer. Men man visste inte - det var bara en gissning. Sedan dess har vi upptäckt ledtrådar om att gissningen stämmer. För bara några år sedan lyckades vi för första gången se atomer i speciella mikroskop, så nu vet vi: all materia består av atomer! I mitten syns en ensam atom. Forskare har gjort så att den lyser starkt, annars är den för liten för att synas. 8 Grundämnen, kemiska föreningar och blandningar Guld är en gul, glänsande metall och syre är en genomskinlig gas - syrgas. De har väldigt olika egenskaper, men de har ändå något viktigt gemensamt - de båda är grundämnen! gas Syr Sy ole re ky m - l Grundämnen består av bara ett atomslag Syrgas består av syremole- Att något är ett grundämne betyder att det kyler som bara består av innehåller många atomer men bara ett enda syreatomer. Alltså är syrgas atomslag. ett grundämne. I många grundämnen sitter atomerna ihop i molekyler. Så är det med syre. Två syreatomer sitter ihop i en syremolekyl. Har vi många syremolekyler så har vi syrgas. Man kan sortera grundämnena i en tabell efter deras egenskaper. Då får man det periodiska systemet, som du ser nedan. Atomnumret anger hur många protoner atom- slaget har i sin kärna. Kan du hitta vilket atomnummer syre har? Det periodiska systemet 9  Kemiska föreningar består av flera atomslag Till skillnad från syremolekylen så består vattenmolekylen av olika atomslag. Vatten är alltså inte ett grundämne. I vattenmolekylen är en syreatom förenad med två väteatomer och utgör då en kemisk förening. En kemisk förening är alltså när olika atomslag sitter ihop i molekyler. Det finns bara 118 atomslag. Alltså finns det bara 118 grundämnen......men atomslagen kan förenas med varandra på massor av olika sätt så det finns miljontals olika kemiska föreningar! LABB...Ella och Liam har helt rätt men… Komplexa mole- kylära modeller Det allra mesta är blandningar! Om du rör runt sand i vatten så ser det kanske ut som att du fått en ny kemisk förening... men efter ett tag sjunker sanden till botten. Sanden och vattnet är bara en blandning: Vattenmolekylerna och sandens molekyler bildar inte nya sorters molekyler. En kemisk blandning är alltså en blandning av olika ämnen som inte förenas till nya ämnen. Mat, kläder, möbler och det allra mesta är blandningar. I havet är syrgasbubblorna mycket små men de är bara blandade med vattnet. Därför kan fiskars gälar ta upp syret. Havsvatten är en blandning av (rent) vatten, syrgas, koldioxid, salter och andra ämnen. grundämne kemisk förening kemisk blandning 10 Luft - en kemisk blandning Luften runt omkring dig och luften du andas är en blandning av flera olika gaser. Vet du vilka sorters gaser luft är en blandning av? - Tänk efter innan du tittar! kvävemolekyl (N2) syremolekyl (O2) vattenmolekyl (H2O) (vakuum) koldioxidmolekyl (CO2) argonatom (Ar) Luft är en blandning av: 78% kvävgas 21% syrgas i utandningsluft ca 4-5% mindre 0.04% koldioxidgas i utandningsluft ca 4-5% mer 0-4% vattenånga beror på plats och väder andra gaser mycket små mängder Mellan luftens molekyler finns tomrum, vakuum. Vakuum är inte ett ämne. Jag behöver syre. Jag lever ju! Alla levande varelser behöver syret i luften. Människan klarar inte en syrenivå lägre än 19,5% koldioxid, vattenånga och Gröna växter behöver andra gaser även koldioxiden. 11 Syre Syret i luften behövs av alla levande saker för att överleva. Levande saker på land tar upp syret från luften runt omkring dem. Saker som lever under vattnet tar upp syret som finns upplöst i vattnet. Det finns också syre i jord. Levande saker som lever i marken kan använda syret som finns i jorden. I rymden finns inget syre. Astronauter behöver ha med sig allt syre de ska använda. Koldioxid Koldioxid produceras av levande saker när de utför aktiviteter. När det finns ljus så använder växter koldioxid tillsammans med vatten för att “laga mat” till sig själva av det. Denna “matlagning” är en process som heter fotosyntes. Koldioxiden som kommer ut från fiskarna används av vattenväxterna i fotosyntesen. LABB - Luftens olika gaser 12 I laboratoriet - farosymboler I ett kemiskt laboratorium finns typiskt farliga ämnen. Det är av yttersta vikt att förstå vad följande farosymboler betyder - ditt liv kan påverkas av det! Frätande Produkten är frätande. Det är farligt att få en frätande produkt på huden, i ögonen eller i munnen. Skadlig Produkten kan vara skadlig om den kommer i kontakt med din hud, ögon eller lungor. Du ska inte få den på huden eller andas in eller svälja något av innehållet. Miljöfarlig Produkten kan vara farlig för miljön. Brandfarlig Produkten är brandfarlig. Den ska hållas på avstånd från öppen eld. Den ska också hållas borta från sådant som kan ge ifrån sig gnistor och starta en brand, som till exempel elektrisk utrustning eller mekaniska verktyg. Allvarlig hälsofara Produkten kan vara mycket farlig för din hälsa om den inte används på rätt sätt. Du måste vara mycket försiktig om du ser den här symbolen på en produkt! Explosiv Produkten kan explodera. Akut giftig Produkten är mycket giftig. 13 Laborationsrapporter - en kort överblick ”Så att andra kan upprepa undersökningen exakt likadant och nå samma resultat” författare: Kajsa Anka, 6A, NO Sidhuvud - vem, när laboranter: Kajsa Anka, Jan Långben utfört: 22 oktober, 2023 Fetts löslighet i vatten Beskrivande titel 1. Inledning Syfte anger varför man gör experi- Syfte: Att undersöka om fett... mentet - vad man söker svar på Hypotes: Fettet löser sig därför att... Hypotes är motiverad gissning innan undersökningen 2. Metod / Utförande Utrustning: Bägare, ……. Utförande listar materiel och exakt vad och i vilken ordning saker Utförande: Vatten hälldes upp... utfördes. Bilder används om det bidrar. 3. Resultat Resultatdelen anger bara hur det Följande uppmättes: gick och vad som noterades. Inga tolkningar. Tabeller/grafer, om lämpligt. 4. Diskussion I Diskussionsdelen tolkas Hypotesen bekräftades… resultatet, det resoneras om Resultatet verkar rimligt därför att.. rimlighet och eventuella fel Slutsats/summering Fett löser sig därför att… Slutsats eller Summering sist. Andra frågor Eventuella “skolfrågor” besvaras 14  Vad b et Kemins grunder det dä yder r? Labb 1 - Komplexa molekylära modeller Förmåga: Att undersöka systematiskt, säkert och fungerande. Syfte: Förstå vad atomer, molekyler, kemiska föreningar m.m är. Utrustning: Labblåda med atommodeller. Tillgång till bild av glukosmolekyl Utförande 1) Hur många atomslag finns i lådan? ___ 2) Några av atomslagen är kol, väte och syre. Vilka kemiska tecken har dessa? (svart) kol ___ (vit) väte ___ (röd) syre ___ 3) Ge exempel på vardagliga saker som dessa atomslag finns i: kol finns i ______________, väte i ________________, syre i _________________ 4) Ringa in dessa tre atomslag i det periodiska systemet. 5) En atom har vanligen samma antal protoner, neutroner och elektroner. Syreatomen har ____ protoner, ____, neutroner och ____ elektroner. 15 6) Om lådan innehållit alla kända atomslag, hur många hade det varit då? _________ 7a) Kolatomen (den svarta kulan) visar inte hur atomen ser ut inuti. Rita en mer detaljerad modell av en kolatom så man ser alla dess partiklar. Rita TYDLIGT! Frida i klass 1 hälsar: “Alla i min klass vet att cirklar är runda!” 7b) I din ritade modell, sätt ut pilar och skriv namnen på de två delar och de tre partiklar som atomen består av. 8) Använd de fysiska atommodellerna och bygg en… a) vattenmolekyl b) koldioxidmolekyl c) vätgasmolekyl d) glukosmolekyl 9a) I fråga 8, ringa in alla grundämnen. De/det är ett grundämne därför att... ___________________________________________________________________ 9b) De som inte är grundämnen är istället ____________________________________ därför att de ________________________________________________________ 9c) Bygg en kemisk blandning och visa läraren. 10a) Bygg det största möjliga grundämnet med modellatomerna i er låda och visa läraren. 10b) Bygg om ert “största möjliga grundämne” till en kemisk förening! 10c) Gissningsvis finns inte er kemiska förening naturligt men om den gjorde det, vad tror du den skulle ha för kemisk formel då? (Ledtråd: Vattenmolekylens kemiska formel är H2O) _____________________ 16 Kemins grunder Labb 2 - Luftens olika gaser Förmågor: Observera, Dra slutsatser Syfte: Att få reda på mer om skillnaderna mellan luftens gaser. Material: Provrör, kalkvatten, sugrör, spegel/objektsglas el.dyl en läraruppsättning av tre olika bägare, tre värmeljus, tändstickor Utförande Arbeta i små grupper. A. Vad händer med kalkvattnet? 1) Fyll ett halvt provrör med kalkvatten. Använd ett sugrör och blås lugnt i kalkvattnet i en minut. Varning! Drick inte kalkvatten. Det är skadligt. Fakta: Kalkvatten blir grumligt när koldioxid tillsätts. 2) Vilken förändring observerar du i kalkvattnet? ___________________________________________________________ 3) Baserat på din observation, så kan man slutleda att i luften vi andas ut så finns det _________________________ B. Vad ser du på spegeln? 4) Andas ut på spegeln. 5) Vad ser du på spegeln? ___________________________________________________________ 6) Förklara din observation: “När jag andas ut så omvandlas _________________________ i min utandningsluft till _________________________ på spegeln.” 17 C. Varför brinner och slocknar elden? Fakta: För brand krävs tre saker: Värme, syre och bränsle. I stearinljus så är stearinet eldens bränsle. 7) Läraren tänder tre värmeljus. 8) Tre olika stora glasbägare (med olika mängd luft) sänks ner över ljusen. 9) Elden brinner kortast tid där det finns _____________ luft. Elden brinner längst tid där det finns ______________ luft. Eftersom det brann så vet vi nu att luft innehåller gasen ____________. När elden använt slut på ____________ så kvävs elden. D. Hur mycket behövs av de olika gaserna för att få det som vi kallar “luft”? 10) Undersök cirkeldiagrammet. Det visar vad luft består av. 11) De olika gas-sorterna i luften finns i _____________ mängd. 12) Luft består till största delen av _______________. Tankar Luft är en blandning av gaser. De fyra gaser som det är mest av är: __________________, ____________________, __________________ och __________________. 18